[發(fā)明專利]一種渦輪工作葉片葉冠堆焊耐磨層的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910248660.0
• 申請日: 2009-12-23
• 公開（公告）號: CN102107314A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋文清;曲伸;邵天巍;杜靜;高山;李光澤
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/16;B23K9/095;B23K9/235
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 樊南星

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及針對特型渦輪工作葉片葉冠的鎢極氬弧焊工藝，特別提供了一種渦輪工作葉片葉冠堆焊耐磨層的方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，某型發(fā)動機(jī)低壓渦輪I～I(xiàn)V級工作葉片采用DZ417G定向凝固合金制造，葉片為無余量精密鑄造成形，葉冠為“Z型齒”結(jié)構(gòu)且某級渦輪葉片“Z型齒”具有小傾角、小阻尼面的特點(diǎn)。

因?yàn)樯鲜龅哪承桶l(fā)動機(jī)中低壓渦輪I～I(xiàn)V級工作葉片為無余量定向凝固葉片，該葉片葉冠為“Z型齒”結(jié)構(gòu)，為有效減少葉片間磨損問題，通常在“Z型齒”阻尼面上堆焊耐磨合金層，這樣使渦輪葉片工作壽命大大提高。一般來說，焊接耐磨合金的主要工藝方法有：鎢極氬弧焊、真空釬焊、微束等離子焊、激光熔覆等。

針對上述的特型葉片，現(xiàn)有技術(shù)主要有如下技術(shù)難點(diǎn)：首先，該葉片采用DZ417G合金鑄造，從化學(xué)成分上看Al、Ti質(zhì)量百分含量之和接近10％，大大超過了高溫合金材料焊接性的允許值(6％)，在堆焊過程中焊縫熱影響區(qū)及其基體容易出現(xiàn)時效裂紋；其次，焊接加熱熔化基體，使局部基體組織由定向凝固結(jié)晶轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶，改變了基體組織結(jié)構(gòu)并可能產(chǎn)生再結(jié)晶，必須在焊接工藝上加以控制和避免；第三，對于小傾角、小阻尼面的“Z型齒”結(jié)構(gòu)增加了堆焊操作的難度。

人們渴望獲得一種可操作性強(qiáng)的渦輪工作葉片葉冠堆焊耐磨層的方法，尤其要求針對以上3個技術(shù)難點(diǎn)獲得預(yù)期的較好的技術(shù)效果。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)效果良好、可操作性強(qiáng)的渦輪工作葉片葉冠堆焊耐磨層的方法。

本發(fā)明提供了一種渦輪工作葉片葉冠堆焊耐磨層的方法，其特征在于：使用手工鎢極氬弧焊，其具體工藝參數(shù)滿足下述要求：

焊絲選用：按照美國GE公司B50TF193標(biāo)準(zhǔn)研制的T800鈷基耐磨合金焊絲和按照美國金屬學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)AMS5788研制的S-6鈷基耐磨合金焊絲；直徑分別為：φ1.6mm和φ1.2mm；鎢極牌號和直徑：WCe20φ2.0mm；噴嘴直徑：φ12mm，焊接電流：20A～25A，保護(hù)氣體流量：10L/min～12L/min。

本發(fā)明所述渦輪工作葉片葉冠堆焊耐磨層的方法，優(yōu)選還要求保護(hù)下述內(nèi)容：

所述渦輪工作葉片葉冠堆焊耐磨層的方法中，當(dāng)進(jìn)行堆焊葉冠“Z型齒”轉(zhuǎn)接R處的操作時，焊絲選用按照美國金屬學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)AMS5788研制的S-6鈷基耐磨合金焊絲，直徑為φ1.2mm；鎢極牌號和直徑：WCe20φ2.0mm；噴嘴直徑：φ12mm，焊接電流20A，保護(hù)氣體流量：10L/min～12L/min；

當(dāng)堆焊除了葉冠“Z型齒”轉(zhuǎn)接R處之外的剩余堆焊面時，焊絲選用按照美國GE公司B50TF193標(biāo)準(zhǔn)研制的T800鈷基耐磨合金焊絲，直徑為φ1.6mm；鎢極牌號和直徑：WCe20φ2.0mm噴嘴直徑：φ12mm，焊接電流：25A，保護(hù)氣體流量：10L/min～12L/min。

所述渦輪工作葉片葉冠堆焊耐磨層的方法具體為手工鎢極氬弧焊，其具體操作要求是：

首先將低壓渦輪葉片放置于與之配套的紫銅夾具上，以保證堆焊面與夾具緊密貼合；選用上述的φ1.2mm焊絲，將焊接電流調(diào)節(jié)至20A，鎢極對準(zhǔn)葉冠“Z型齒”堆焊面轉(zhuǎn)接R處，利用電流調(diào)節(jié)踏板使電流在6A時起弧并迅速增大到焊接電流，采用橫向擺動方式熔化焊絲填滿轉(zhuǎn)接R處，停弧后繼續(xù)通氬氣保護(hù)10S～15S，防止堆焊層氧化；

然后改用φ1.6mm焊絲，將電流調(diào)節(jié)至25A，起弧后直接由堆焊處繼續(xù)填充焊絲，采用不擺動或輕微橫向擺動填滿堆焊面各棱角，焊縫收尾時應(yīng)逐漸衰減電流，填滿弧坑，焊接時間控制在20s以內(nèi)，避免基體過熱；堆焊層厚度大于或等于2mm，保證機(jī)加工尺寸余量，停弧后繼續(xù)通氬氣保護(hù)10S～15S，防止氧化。

所述渦輪工作葉片葉冠堆焊耐磨層的方法中，焊前要求對被焊件進(jìn)行下述預(yù)處理：首先固溶熱處理1220℃±10℃，保溫4.0h～4.5h，真空充氬氣冷卻；

焊后采用機(jī)械打磨方式清理堆焊面及其周圍15mm區(qū)域，包括棱邊與堆焊面連接的表面；

再用丙酮或酒精清理堆焊面及其周圍區(qū)域，去除氧化物、油污及外來物。